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无线通信技术、微电子技术和分布式计算技术的高速发展,推动了无线传感器网络(WSNs)的发展。近几年来WSNs引起人们的极大关注,在该网络中节点的能量主要消耗在射频器上,能量的快速消耗使网络寿命变短。媒体访问控制(MAC)协议在能量效率方面起着重要的作用,它决定了无线信道的使用方式,构建WSNs系统的底层通信结构,影响着网络性能。人们在IEEE802.11 MAC协议的基础上提出了若干MAC协议,例如SMAC(Sensor MAC)、TMAC(Timeout MAC)等。
SMAC协议中形成了多个在局部范围内同步的簇,簇的边界节点相对内部节点而言能量消耗较快;而SSMAC(SMAC)协议中达到全局同步所需时间很长,甚至在节点生命周期内不能实现全局同步,影响数据传输。针对这些问题,本文首先提出一种基于局部同步的调度算法PSMAC,即设置一个阈值来限制簇内节点总数,防止簇的无限扩大而造成时间的大量消耗。当节点收到同步包后,它通过同步包中所含信息、节点所在簇的节点总数、设定的阈值来决定其自身调度的选择和簇的合并。这样不仅能减少边界节点数目,而且提高网络同步的效率。
其次,在PSMAC的基础上加入了基于单调度的改进方案。当WSNs采用PSMAC后,网络内形成了很少的边界节点,这些节点不再需要采用双调度工作机制,而是仍采取单调度机制,与它们所在簇的调度一致。当有数据包需发送到其它簇的节点时,边界节点发送一连串的RTS/CTS请求包,如果在CTS状态内收到目标节点的CTS包,两节点成功链接,实现不同簇间的数据包传输。这样能够进一步节省边界节点能量,提高网络的能效。
最后运用OMNET++软件仿真改进方案,并和SMAC、SSMAC协议作性能比较。